10級大地震不倒,我國這座建築結構原理驚豔世界,老外直呼奇蹟

哈嘍大家好。英國第4電視臺曾推出過一系列中國紀錄片,其中一集專門講述了紫禁城的秘密,為英國網友詳細講解了紫禁城原理,也讓無數老外看傻了眼。

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紫禁城就是現代的北京故宮,位於北京中軸線中心,共有大小宮殿70座,房間9000餘間,也是世界上現存規模最大保存最完整的木質結構古建築之一。故宮的佔地面積為72萬平方米,與前段時間剛建成的北京新機場航站樓面積相當。我們都知道,新機場航站樓在建設時,使用了大量鋼結構,還採用了科學手段設計,最高抗震等級可以達到9級。而純木結構的故宮,卻比北京新機場抗震等級還要高,這究竟是怎麼回事?

在英國拍攝的紀錄片中,其中一個項目就是為紫禁城做抗震試驗。節目組專門請了專業木匠,搭建了一個紫禁城結構模型,為了儘可能達到精準,木匠採用了傳統工具和方式,按照1比5比例進行製作,最終複製出一棟微縮紫禁城,並對其進行地震模擬測試。

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最開始節目組以4級地震進行挑戰測試。開始後模型開始輕微晃動,斗拱結構也開始受到拉扯,然而並沒有倒塌跡象。隨後節目組開始加大地震等級,到7.5級時左右,兩邊牆開始倒塌,不過整體結構依然非常穩固。最後他們開始終極測試,地震強度加大到9.5級,這也是有史以來記載的最高地震等級,相當於200萬噸TNT炸藥的量,紫禁城模型開始劇烈搖晃。當地震升到10.1級時,所有牆體已經倒塌成一片廢墟,然而模擬依然穩穩地樹立在面前,只是發生了輕微位移。節目組萬萬沒有想到,一座木質建築居然比現代所有建築物抗震等級都要高。

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其實,紫禁城在歷史上曾遭遇過不少地震。1976年7月28日,唐山大地震將河北唐山夷為平地。地震烈度達到7.8級。而距離震中150多公里的北京也發生了劇烈晃動,只有紫禁城在短暫的波動後毫髮無傷。

數據統計則建成建成的600多年裡,一共經歷過200場大大小小的地震,但每一次都能全身而退,在風雨中屹立不倒。而這座建築其中的關鍵所在就是斗拱。斗拱是與中國建築特有的一種結構,主要有拱形和方形木塊組成,而且在組合中不需要一根鐵釘以及膠水,就可以讓兩塊木頭完美貼合,組合好的斗拱,每層都擁有可靈活鬆動的空間,可以起到變形消能的作用,從而大大減少建築破損度,在地震中和起到了類似汽車減震器的作用。

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斗拱結構除了在故宮中廣泛採用外,在中國整個建築史上也是常用的結構。例如我們常見的四合院、木塔、寶殿、廟宇等。此外中國還是世界上最早將隔振理念運用到建築中的國家。故宮在建造中充分考慮了抗震需求,採用了多項隔振技術,最終達到強震不倒,牆倒屋不倒的效果。

除了斗拱外,他們還發現了故宮的另一個秘密,那就是看起來平常如期的柱子,故宮柱子與一般建築有很大不同,傳統建築柱子一般型深埋到地基中,如果遇到強大的震動,很容易導致柱子斷裂。此外常年受地下溼氣和蟲子侵蝕,最終導致柱子非常脆弱。

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而故宮柱子專門建造了柱樁,也就是我們俗稱的石墩子,由於柱子沒埋在地下,在地震時可以承受一定搖擺空間,防止斷裂導致整體建築倒塌的風險。此外故宮中的內飾也起到減震作用,例如用長鐵鉤垂釣著的宮燈,當屋頂搖晃時,鐵鉤由於反作用力會向相反方向搖晃,最終使左右晃動力量相互抵消。

英國節目組在評價故宮時以柔韌靈活著稱,正是這種柔中帶剛的客源特點,最終造就了六百年屹立不倒的奇蹟,也證明了中國傳統建築的奇妙之處。

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此外故宮背後的建設史更是驚呆無數網友。據資料記載,故宮建設一共經歷了整整14年,工人達到上百萬,以及全國各地10萬名木匠,光是通過京杭大運河北上進京運送的糧食每年就達到4.2億升。故宮建設所使用的材料都是來自全國各地,10萬多根楠木來自1800公里外的西南地區,鋪地板的地磚來自1000公里外的南方,8000萬塊石板來自南京等等。

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古人們用自己的智慧和勤勞建造出這座至今無法超越的奇觀。


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